La muerte inusual de una estrella masiva anuncia el nacimiento de una estrella de neutrones compacta binaria

Los tres paneles representan momentos antes, durante y después de la supernova débil iPTF14gqr, visible en el panel central, apareció en las afueras de una galaxia espiral ubicada a 920 millones de años luz de distancia de nosotros. La estrella masiva que murió en la supernova dejó una estrella de neutrones en un sistema binario muy ajustado. Estos densos remanentes estelares finalmente se formarán una espiral entre sí y se fusionarán en una explosión espectacular, emitiendo ondas gravitacionales y electromagnéticas. Crédito de la imagen: SDSS / Caltech / Keck

Anthony Piro, de Carnegie, formaba parte de un equipo de astrónomos liderado por Caltech que observó la peculiar muerte de una estrella masiva que explotó en una supernova sorprendentemente débil y que se desvanecía rápidamente, posiblemente creando un sistema binario compacto de estrellas de neutrones. El trabajo teórico de Piro proporcionó un contexto crucial para el descubrimiento. Sus hallazgos han sido publicados por Science. 

Las observaciones realizadas por el equipo de Caltech, incluido el autor principal Kishalay De y el investigador principal del proyecto Mansi Kasliwal (ella misma ex postdoctorada de Carnegie), sugieren que la estrella moribunda tenía un compañero invisible, que desvió gravitacionalmente la mayor parte de la masa de la estrella antes de que explotara en una supernova. Se cree que la explosión resultó en una estrella binaria, lo que sugiere que, por primera vez, los científicos han presenciado el nacimiento de un sistema binario como el que Piro y un equipo de astrónomos de Carnegie y UC Santa Cruz observaron por primera vez en Agosto de 2017. 

Una supernova se produce cuando una estrella masiva, al menos ocho veces la masa del Sol, agota su combustible nuclear, lo que hace que el núcleo colapse y luego rebote hacia afuera en una poderosa explosión. Después de que las capas externas de la estrella hayan sido destruidas, todo lo que queda es una densa estrella de neutrones, una estrella exótica del tamaño de una ciudad pero que contiene más masa que el Sol. 

Por lo general, se observa que gran cantidad de material, muchas veces la masa del Sol, se destruye en una supernova. Sin embargo, el evento que observaron Kasliwal y sus colegas, denominado iPTF 14gqr, expulsó la materia solo una quinta parte de la masa del Sol. 

"Vimos el colapso del núcleo de esta estrella masiva, pero vimos una masa muy pequeña expulsada", dice Kasliwal. “Llamamos a esto una supernova de envoltura ultra-despojada y hace tiempo que se predice que existen. Esta es la primera vez que hemos visto convincentemente el colapso del núcleo de una estrella masiva que está tan desprovista de materia ". 

El modelado teórico de Piro guió la interpretación de estas observaciones. Esto permitió a los observadores inferir la presencia de material denso alrededor de la explosión. 

"Descubrimientos como este demuestran por qué ha sido tan importante construir un grupo de astrofísica teórica en Carnegie", dijo Piro. "Al combinar las observaciones y la teoría, podemos aprender mucho más sobre estos eventos asombrosos". 

El hecho de que la estrella consiguiera explotara implica que debe haber tenido previamente mucho material, o su núcleo nunca habría crecido lo suficiente como para colapsar. ¿Pero dónde se escondía la masa desaparecida? Los investigadores inferieron que la masa debió haber sido robada por una estrella compacta, como una enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro. 

La estrella de neutrones que quedó de la supernova debe haber nacido en órbita con esta compacta compañera. Debido a que esta nueva estrella de neutrones y su compañera están tan juntas, eventualmente se fusionarán en una colisión. De hecho, la fusión de dos estrellas de neutrones se observó por primera vez en agosto de 2017 por Piro y un equipo de astrónomos de Carnegie y UC Santa Cruz, y se cree que estos eventos producen elementos pesados ​​en nuestro universo, como el oro, el platino y el uranio. 

El evento se vio por primera vez en el Observatorio Palomar como parte de la Fábrica de Transitorios Palomar (iPTF), un estudio nocturno del cielo en busca de eventos cósmicos transitorios o de corta duración, como las supernovas. Debido a que el rastreo de iPTF mantiene una vigilancia tan estrecha sobre el cielo, se pudo observar iPTF 14gqr en las primeras horas después de que explotó. A medida que la Tierra giraba y el telescopio Palomar se movía fuera de alcance, los astrónomos de todo el mundo colaboraron para monitorear el iPTF 14gqr, observando continuamente su evolución con una serie de telescopios que hoy forman la red de observadores Global Relay of Observatories Watching Transients Happen (GROWTH). 

Fuente: Carnegiescience,